Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Математическое моделирование и исследование систем управления грузоподъемных механизмов Муллин, Игорь Юрьевич

Математическое моделирование и исследование систем управления грузоподъемных механизмов
<
Математическое моделирование и исследование систем управления грузоподъемных механизмов Математическое моделирование и исследование систем управления грузоподъемных механизмов Математическое моделирование и исследование систем управления грузоподъемных механизмов Математическое моделирование и исследование систем управления грузоподъемных механизмов Математическое моделирование и исследование систем управления грузоподъемных механизмов Математическое моделирование и исследование систем управления грузоподъемных механизмов Математическое моделирование и исследование систем управления грузоподъемных механизмов Математическое моделирование и исследование систем управления грузоподъемных механизмов Математическое моделирование и исследование систем управления грузоподъемных механизмов Математическое моделирование и исследование систем управления грузоподъемных механизмов Математическое моделирование и исследование систем управления грузоподъемных механизмов Математическое моделирование и исследование систем управления грузоподъемных механизмов Математическое моделирование и исследование систем управления грузоподъемных механизмов Математическое моделирование и исследование систем управления грузоподъемных механизмов Математическое моделирование и исследование систем управления грузоподъемных механизмов
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Муллин, Игорь Юрьевич. Математическое моделирование и исследование систем управления грузоподъемных механизмов : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.18, 05.09.03 / Муллин Игорь Юрьевич; [Место защиты: Ульян. гос. ун-т].- Ульяновск, 2013.- 182 с.: ил. РГБ ОД, 61 13-5/1939

Содержание к диссертации

Введение

1. Условия работы и модели грузоподъемных механизмов 13

1.1. Особенности работы ГПМ 13

1.2. Варианты электроприводов ГПМ 17

1.3. Варианты кинематических цепей ГПМ и их модели 26

1.4. Математические модели звеньев и системы управления 30

1.5. Влияние способа управления на работу ГПМ 37

Выводы к главе 1 43

2. Разработка элементов гпм и их моделей 44

2.1. Обоснование использования ТрРНи его модель 44

2.2 Применение ТрРН в схеме регулирования переменного напряжения 51

2.3. Вариант ТрРН с форсированием режимов работы 61

2.4. Модели вычислителей координат на основе сигналов датчиков ускорения и моментов 63

2.4.1. Обзор и выбор датчика ускорения 66

2.4.2. Вычислители сигналов потокосцепления и момента асинхронного двигателя на основе первичных датчиков 71

2.5. Моделирование и расчет выходного фильтра ШИМ регулятора напряжения 75

2.6. Численные исследования по обоснованию применимости линейной модели 80

Выводы к главе 2 90

3. Моделирование и синтез систем управления ГПМ 92

3.1. Синтез и моделирование элементов системы управления перемещения 92

3.2. Синтез и модели ЭП подъема 96

3.3. Синтез и моделирование ЭП перемещения 105

3.4. Синтез модели АД-ТрРН 108

3.5. Анализ влияния дискретности на работу системы 114

Выводы к главе 3 121

4. Экспериментальные исследования 123

4.1. Моделирование 123

4.2. Разработка и испытание ТрРН 131

Выводы к главе 4 141

Заключение 142

Список литературы

Введение к работе

Актуальность работы. Грузоподъемные механизмы (ГПМ) с асинхронным электроприводом в настоящее время широко применяются в различных отраслях промышленности. Постоянно существенно расширяются функциональные возможности ГПМ, что предъявляет к ним более высокие требования. В таких устройствах в основном используются релейно- контакторные схемы управления асинхронными двигателями подъема и перемещения. Скорость асинхронного двигателя (АД) чаще всего не регулируется или регулируется ступенчато за счет использования многоскоростных АД. Применение такого управления приводит к рывкам при подъеме и раскачиванию груза при перемещении.

Имеется множество вариантов устройств, позволяющих бороться с раскачиванием груза при помощи использования специальных схем и механизмов подвеса. Подобные системы сложны в изготовлении, требуют настройки, неспособны справиться с резкими непредвиденными изменениями ситуации, связанными со сторонними воздействиями. Также существуют антиколлизийные (системы предотвращения столкновений) системы, отличающиеся высокой степенью адаптации и качеством результатов, но стабилизация груза не входит в круг решаемых этими системами задач, а цена не позволяет таким системам быть массовыми. Применение регулируемого электропривода (ЭП) без дополнительных приемов не устраняет отмеченные недостатки

Вопросами моделирования и синтеза приводов крановых механизмов занимались: Р.П. Герасимяк1,2, Н.С. Путилин, А.Т. Заремба, В.М. Мамалыга, Ф.Л. Черноусько, Б.Н. Соколов, А.Б. Зеленов, А.В. Садовой, Ю.П. Петров, М.П. Белов, И.Г. Однокопылов и др. Их исследования касаются в основном вопросов оптимизации перемещения груза, а также выполнения особых требований к их приводу.

Вышесказанное позволяет утверждать, что тема диссертации, связанная с моделированием и исследованием систем управления ГПМ с целью повышения их технико-экономических показателей являются актуальной.

Объектом исследования является система управления асинхронным двигателем грузоподъемного механизма.

Предметом исследования являются математические модели и методы построения систем управления грузоподъемными механизмами, соответствующие алгоритмы и программы.

Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является разработка и исследование моделей элементов системы управления и механической части грузоподъемных устройств, в том числе разработка силовых маловентильных преобразователей для системы автоматизированного управления электроприводами подъема и перемещения электротали.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе необходимо решить следующие задачи:

  1. Разработать математические модели механической части ГПМ и маловентильного устройства плавного пуска асинхронного двигателя с обратными связями по координатам электропривода.

  2. Разработать численный метод нахождения параметров силового выходного фильтра для сглаживания сигнала.

  3. Разработать программный комплекс для исследования системы управления приводами ГПМ с ограничением координат в различных режимах работы с возможностью их оптимизации.

  4. Разработать технические средства управления ГПМ:

  1. вычислителей, обеспечивающих работу координатных приводов;

  2. алгоритма управления приводом перемещения и подъема, позволяющего минимизировать рывки и раскачивание груза при перемещении.

    1. Произвести моделирование и создать систему управления ГПМ с вычислителями координат электропривода, в т.ч. создать замкнутый электропривод с ограничением координат.

    Научная новизна. В диссертации разработаны новые математические модели системы управления и технические средства управления ГПМ. Предложены многофункциональные маловентильные транзисторные регуляторы напряжения, основанные на новых схемотехнических решениях, обеспечивающие различные требуемые режимы работы.

    Основные положения, выносимые на защиту. Автором защищаются следующие положения:

    1. Новые математические модели элементов и технических средств управления ГПМ, которые позволяют решать широкий класс задач, связанных с созданием алгоритмов оптимального управления приводом перемещения.

        1. Численный метод нахождения параметров силового фильтра для подавления высших гармоник и сглаживания выходного сигнала преобразователя.

        2. Программный комплекс для исследования системы управления координатами электропривода ГПМ, позволяющий обеспечить оптимальный режим работы.

        3. Многофункциональные маловентильные транзисторные регуляторы напряжения, основанные на новых схемотехнических решениях, обеспечивающие различные требуемые режимы работы.

        4. Информационное обеспечение координатных электроприводов (датчики обратных связей).

        Теоретическая и практическая значимость работы

              1. Разработаны математические модели, позволяющие создать системы управления грузоподъемными механизмами с регулированием тока в обмотках двигателя в автоматическом режиме.

              2. Разработан численный метод нахождения параметров LC-фильтра, позволяющий повысить эффективность проектирования (время и точность расчета) силовых выходных фильтров импульсных систем для различных нагрузок и форм сигналов

              3. Разработанный алгоритм управления позволяет осуществить более плавное перемещение груза и его остановку по сравнению с типовым алгоритмом управления.

              4. Разработанный алгоритм ограничения раскачивания груза позволяет сократить время перемещения.

              Методы исследования. Теоретические исследования проведены с использованием математического моделирования, численного эксперимента на ЭВМ, теории дифференциальных уравнений, операционного исчисления, основных положений теории электрических цепей и теории автоматического управления. Анализ системы выполнен при помощи натурного эксперимента на реальном объекте и на ЭВМ с применением программного комплекса МВТУ, Matlab Simulink и др.

              Достоверность. Достоверность разработанных научных положений и выводов обеспечивается корректным применением законов электротехники, электромеханики, строгими математическими выкладками при решении операторных и дифференциальных уравнений. Адекватность разработанной математической модели подтверждается результатами математического моделирования и экспериментов на реальном объекте.

              Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих НТК:

              1. XI Международная научно-техническая конференция «Информационно вычислительные технологии и их приложения», г. Пенза, 2009 г.

                      1. XII Международная научно-техническая конференция «Информационно вычислительные технологии и их приложения», г. Пенза, 2010 г.

                      2. VI Международная (XVII Всероссийская) конференция по автоматизированному электроприводу «АЭП-2010», г. Тула, 2010 г.

                      3. Международная научно-техническая конференция «Проблемы повышения эффективности электромеханических преобразователей в электротехнических системах», г. Севастополь, 2010.

                      4. Всероссийская выставка научно-технического творчества НТТМ- 2010, Москва, 2010

                      5. Молодежный инновационный форум приволжского федерального округа, Ульяновск, 2009-2011 г.

                      6. Внутривузовская научно-техническая конференция УлГТУ, г. Ульяновск, 2009-2012г.

                      Публикации. По теме диссертации опубликовано 24 научные работы, включая 6 статей из перечня ВАК, 1 патент на полезную модель, 4 патента на изобретение, получено свидетельство о регистрации программно - информационного продукта.

                      Личный вклад автора. Содержание диссертации и основные положения, выносимые на защиту, отражают персональный вклад автора в опубликованных работах. Подготовка к публикации полученных результатов проводилась совместно с соавторами, причем вклад диссертанта был определяющим. Все представленные в диссертации результаты получены лично автором.

                      Структура и объем работы. Диссертация объемом 149 страниц состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка литературы из 114 наименований и 3 приложений.

                      Варианты кинематических цепей ГПМ и их модели

                      Важнейшим элементом электрооборудования подъемно-транспортных машин является электрический двигатель. Он имеет значительные преимущества перед двигателями других типов: возможность выбора мощности в широком диапазоне; сближение с механизмом; получение требуемого диапазона частот вращения с плавным регулированием и осуществление автоматизации производственного процесса простыми средствами; быстрота пуска и остановки; большой срок службы; простота в ремонте и эксплуатации.

                      Большое внимание в современных исследованиях уделяется автоматическому управлению поточно-транспортных систем, радиоуправлению кранами, автоматизации управления контейнерными кранами, применению компьютеров и контроллеров для управления транспортными узлами и конвейерными системами, а также максимальной унификации и стандартизации узлов и деталей электродвигателей, аппаратов, коммутационной аппаратуры и схем. Перечисленные направления не исчерпывают всех тенденций в развитии и совершенствовании электрооборудования подъемно-транспортных машин, а только определяют главнейшие из них.

                      Электрическая аппаратура, предназначенная для управления процессами пуска, регулирования частоты вращения, изменения режима работы, реверсирования, торможения, остановки и защиты электрического привода, блокировки, отдельных механизмов и т. д., весьма разнообразна. Общими требованиями, предъявляемыми к электроприводу являются: простота и экономичность обслуживания; минимальные масса и габаритные размеры; надежность в работе и невысокая стоимость.

                      Системы управления электроприводами подъемно-транспортных машин (ПТМ) разделяют по степени автоматизации [13] на неавтоматические, полуавтоматические, автоматические и программные, а также самокорректирующие устройства.

                      В неавтоматической системе все операции выполняются аппаратами (рубильниками, контроллерами, реостатами и т. д.). В полуавтоматической системе действие оказывается на специальные командоаппараты (ручные или ножные кнопки, командоконтроллеры и т. д.). В автоматической системе после получения управляющего импульса дальнейшая работа поддерживается и контролируется различными электрическими аппаратами. Профаммная система работает автоматически в соответствии с работой программного устройства.

                      Работа подъемно-транспортных механизмов накладывает специальные требования к их приводу[28]:

                      1. Наличие пониженных скоростей для непродолжительной работы при осуществлении плавного подъема и спуска различных фузов.

                      2. Для обеспечения требуемой производительности и высокого качества работы необходимо использовать регулируемые электроприводы и перемещать фузы с различными скоростями.

                      3. При переходе с повышенной скорости на пониженную предпочтение отдается электрическому способу торможения с регулированием тормозного момента.

                      Таким образом, эти механизмы требуют две—три жесткие регулировочные характеристики для спуска и подъема (диапазон регулирования скорости в зависимости от назначения крана колеблется от 5:1 до 40:1). Ряд исследователей [61, 79, 85, 86] рассматривают проблему устранения колебаний, возникающих в процессе ускоренного движения тележки, применительно к мощным и высокопроизводительным кабельным кранам.

                      Другие авторы [79] анализируют работу кабельных кранов, у которых имеются следующие особенности: а) усилие от барабана к тележке передается через тяговый канат относи тельно большой протяженности; б) тележка перемещается по провисающему несущему канату. При длительности процесса ускоренного движения тележки в 8—10 с и при скорости распространения упругой волны в тяговом канате порядка 3000+4000 м/с можно принять распространение упругой волны мгновенным. Так как вес тягового каната составляет лишь величину порядка 5 + 8% от веса груженой тележки, то силой инерции, обусловленной распределенной массой тягового каната, можно пренебречь. В расчетной схеме рис. 1.1 учитывались лишь силы инерции, обусловленные двигателем с лебедкой, с одной стороны, и тележкой с грузом, — с другой. Тяговый канат при этом рассматривается как упругое невесомое звено, соединяющее две сосредоточенные массы. Многие исследования [93] посвящены изучению колебаний подвешенного на канатах груза при его перемещении. Эти колебания затрудняют управление механизмами и требуют дополнительного времени на успокоение груза.

                      Вариант ТрРН с форсированием режимов работы

                      Точки подключения обмоток статора к трехфазному выпрямительному мосту подключены так же к нулевому проводу через RC-цепи 3. Предлагаемая схема уменьшает бросок тока за счет плавного наращивания напряжения на статорных обмотках по требуемому закону. На рис. 2.3 показаны диаграммы сигналов управления на транзисторах ТІ и Т2. На рис. 2.1 (б) показаны диаграммы тока, напряжения и скорости при пуске полученные при моделировании.

                      При синхронных и равных по длительности сигналах ШИМ осуществляется плавный пуск рис. 2.3(a). При синхронных и не равных по длительности сигналах осуществляется динамическое торможение рис. 2.3(6) RC цепи служат для снижения коммутационных перенапряжений.

                      Использование предлагаемого транзисторного регулятора напряжения позволяет осуществлять плавный пуск и динамическое торможение асинхронного электродвигателя.

                      Плавное нарастание и снижение скорости на механизме перемещения позволяет избежать раскачивание груза, а на механизме подъема избежать рывков. ТрРН имеет меньшие весогабаритные показатели, чем применяемые на талях релейно-контакторные схемы и при этом обладает большей надежностью. Широкое применение силовых преобразователей для пускорегулирующих режимов асинхронных электродвигателей является одной из тенденций современного электропривода. Основным устройством, используемым для этого в настоящее время является тиристорный регулятор напряжения (ТРН). В то же время отмечается [32], что при его применении возрастает потребление реактивной мощности и увеличивается уровень высших гармоник [1].

                      Указанные недостатки могут быть существенно снижены при использовании транзисторных ключей, работающих в ШИМ-режиме, которые замыкают «нулевую» точку статорных обмоток асинхронного двигателя через выпрямительный мост [57]. Сравнение этих двух способов регулирования напряжения по изменению спектрального состава при изменении коэффициента регулирования р от О до 1 приведено в [1].

                      Результаты вычисления гармонических составляющих представлены на рис. 2.4 и рис. 2.5.

                      Применение в качестве переменного параметра коэффициента регулирования позволяет сравнить между собой изменения спектрального состава при различных формах опорного напряжения.

                      При фазовом управлении частота первой гармоники составляет 50 Гц. При ШИП она - 1-10 кГц. Для фильтрации (сглаживания) высших гармоник в ШИП можно использовать фильтры с меньшими весогабаритными показателями. Yi

                      Сравнение амплитуд высших гармоник, приведенных на рис. 2.4 и рис. 2.5, показывает достоинства ШИМ-управления. Модернизация рассматриваемой схемы ТрРН позволяет осуществить не только пускорегулирующие режимы, но и динамическое торможение. 2.2 Применение ТрРН в схеме регулирования переменного напряжения.

                      Питание большинства силовых установок осуществляется через трансформатор. При этом часто возникает необходимость регулирования выходного напряжения. Возможные пути регулирования известны [29]: переключение секций обмоток, применение преобразователя частоты, применение регулятора напряжения. Каждый из этих способов имеет свои достоинства и недостатки. Рассмотрим систему управления схемы трансформатор - регулятор напряжения (Тр-РН), управляемый от широтно-импульсного преобразователя.

                      Дифференциальные уравнения равновесия мгновенных значений напряжений в первичных и вторичных цепях трансформатора в операторной форме описываются выражениями соответственно сопротивление, индуктивность, ток и напряжение в соответствующей цепи, р— параметр преобразования Лапласа, А, В, С - индексы первичной цепи трансформатора, а, Ь, с - индексы вторичной цепи трансформатора, М - коэффициент взаимоиндукции обмоток трансформатора.

                      Преобразование системы уравнений (2.4) в векторную форму дает выражения

                      Характеристики макетного образца разомкнутой системы трансформатор - регулятор напряжения. Для повышения жесткости в схеме введена обратная связь по напряжению, однако параметры системы (?2 и килг} зависят от режима работы, что затрудняет выбор корректирующего звена. Если бы использовался тиристорный регулятор напряжения, то задача управления усложнилась бы высоким уровнем высших гармоник. Поэтому в схеме используется широтно-импульсный регулятор (рис. 2.7) с двумя силовыми транзисторами, выполняющими роль ключей. Это позволяет существенно расширить функциональные возможности схемы. N

                      Синтез и модели ЭП подъема

                      Рассмотрим задачу синтеза системы управления перемещением с ограничением раскачивания груза. Соответствующая модель механической системы представлена на рис. 2.23. На рисунке приняты следующие обозначения: М - масса тележки, т - масса груза, L - длина подвеса, F -сила, приложенная к тележке, - угол смещения груза от вертикали. Уравнения, описывающие такую систему, следующие [25]:

                      В выражениях (3.1, 3.2) не учтены сила трения при движении тележки и сила сопротивления груза. В первом приближении будем считать их пропорциональными скоростям соответствующих масс (силы сопротивления вязкого трения). Момент инерции груза относительно точки подвеса определяется выражением

                      Структурная схема разомкнутого электропривода перемещения тележки. где пр, 1пр - параметры преобразователя, д, l, параметры двигателя, РЕД - коэффициент редуктора. Для упрощения структуры определим передаточную функцию х\Р) цепи от F до V

                      Анализ логарифмических характеристик функций (3.8, 3.9) показал, что чувствительность звена х\Р) к изменениям а выше, чем к L, Из выражения (3.7) видно, что при условии т«М (перемещение без груза) передаточная функция обращается в единицу, а наличие груза {т) приводит к появлению колебательного переходного процесса (раскачиванию). В целях создания замкнутой системы управления используем датчик ускорения. Для адаптации системы необходимо контролировать вес груза (т) и длину подвеса (). Особенностью предлагаемой схемы является многофункциональное использование датчика ускорения, в частности для косвенного измерения электромагнитного момента двигателя, угла смещения груза и скорости перемещения тележки. На рис. 3.3 приведена структурная схема нахождения указанных величин.

                      В процессе исследований была разработана система управления электроприводом подъема, которая содержит двигатель, устройство управления, электромагнитный тормоз (ЭМТ) и кинематическую цепь. На Рис. 3.4 приведена структурная схема электропривода подъема с ТрРН.

                      На вход системы управления поступает релейный сигнал с кнопочного поста, который через задатчик интенсивности управляет работой ТрРН. На Мдв механизм подъема в этом случае действуют момент двигателя л, момент груза ГР и момент ЭМТ. Знак гр зависит от направления вращения двигателя и он может быть для АД нагружающим (подъем) или разгружающим (спуск). ЭМТ стопорит вращение вала двигателя, даже если присутствует груз. Поэтому при действующем ЭМТ на вход звена м\Р) сигнал не поступает.

                      Для предотвращения рывка в режиме подъема необходимо растормаживать ЭМТ в момент, когда функционал, зависящий от параметров двигателя и режима работы. При нажатии кнопки «Подъем» задатчик интенсивности формирует скачек напряжения с уровнем изи\ # Этот сигнал, действуя на регулятор напряжения и АД, должен обеспечить выполнение условия (3.19). Для этого напряжение зи\ должно соответствовать выражению

                      Затем напряжение на выходе подъема груза. Результирующее выражение изменения напряжения зи с учетом (3.19-3.21) принимает вид В соответствии с выражением (3.22) обеспечивается постоянство ускорения при подъеме груза.задатчика интенсивности возрастает для обеспечения

                      Рассмотрим второй способ. В этом случае можно использовать простейший датчик положения, например импульсный, с подачей сигнала на реверсивный счетчик. При снятии тормоза и подаче питания на электропривод подъема позиционная система будет удерживать груз на заданном уровне, при этом электропривод будет автоматически развивать момент, требуемый для удержания груза. После завершения переходного процесса сигнал с выхода регулятора положения запоминается и подается напряжение задания на вход задатчика интенсивности. Темп нарастания его сигнала соответствует допустимому уровню рывка, а значение подаваемого напряжения - уровню ускорения. На вход регулятора ускорения поступают сигналы с задатчика интенсивности и сигнал обратной связи с датчика ускорения, начинается управляемый разгон электропривода подъема из режима удержания груза. При снятия напряжения на входе задатчика интенсивности осуществляется управляемое замедление до режима удержания. Затем включается тормоз и отключается питание электропривода. Структурная схема такой системы приведена на рис. 3.5.

                      Проведем расчет регуляторов в разрабатываемой системе. На первом этапе электропривод работает в следящем режиме, компенсируя воздействие момента нагрузки. Структура привода поострена по подчиненному принципу регулирования и контур скорости настроен на технический оптимум. Преобразованная структурная схема электропривода для этого режима приведена на рис. 3.6.

                      Разработка и испытание ТрРН

                      Система управления(СУ) осуществляет формирование сигнала управления на основании заданного сигнала и сигналов обратной связи с датчиков тока и ускорения, которые представляют собой информационно-измерительные устройства, предназначенные для измерения различных физических координат и преобразование их в электрические сигналы.

                      Исследование датчика ускорения

                      При подаче питания акселерометр вырабатывает выходной сигнал в виде напряжения, соответствующего величине ускорения по оси чувствительности. В разработанной системе датчик реагирует на статическое ускорение, он формирует сигнал, пропорциональный проекции вектора силы тяжести на ось чувствительности. "Исходное" положение акселерометра в такое, при котором ось чувствительности направлена горизонтально. При этом ускорение является нулевым, и прибор выдаёт напряжение 2,5 В с некоторой погрешностью "смещения нуля", причём эта погрешность зависит от температуры. При отклонении оси чувствительности от горизонтали выходное напряжение изменяется в ту или иную сторону в зависимости от угла наклона. Так как прибор реагирует на проекцию вектора силы тяжести, выходной сигнал соответствует не углу, а синусу угла. При малых значениях угла, в пределах нескольких градусов) расхождение между величиной угла и синуса этого угла невелико, оно меньше чем погрешность акселерометра, поэтому нет необходимости пересчитывать значение синуса в значение угла, то есть вычислять арксинус.

                      Разрешающая способность акселерометра ADXL103 составляет 0,1 mg. Чувствительность акселерометра составляет около 1 B/g, значит измеряемый сигнал будет изменяться в пределах от 1,5 до 3,5 вольт. Схема подключения датчика показана на рис. 4.17.

                      Резистор R1 выполняет роль делителя выходного сигнала, С1 и С2 сглаживают и стабилизируют питание самого датчика, конденсаторы СЗ и С4 служат для сглаживания питания и гашения помех входного напряжения питания. Линейный стабилизатор VR1 необходим для гашения 15 вольт до 5 вольт, которые необходимы для питания датчика. Необходимость установки линейного стабилизатора непосредственно в корпус датчика обусловлена тем, что при данном решении мы не учитываются потери в проводах, обусловленные их сопротивлением. Разъем XI служит для подключения соединительного кабеля от системы управления.

                      Для системы управления, которая отслеживает не только ускорение на тележке с грузом, но и на крюке грузозахватывающего механизма -необходима установка второго датчика ускорения.

                      Конденсаторы С1 и С2 включены для сглаживания напряжения питания драйвера DDL Резистор R2 ограничивает ток затвора транзистора VT1. Диодный мост VDS выпрямляет входное трехфазное напряжение, к которому подключается силовая часть через разъем Х2. Выпрямленное напряжение прикладывается к резистору R3 и транзистору VT1. Датчик тока DD2 отслеживает мгновенное значение тока и передаёт информацию системе управления через разъем ХЗ. Стабилизатор напряжения VR1 необходим для понижения напряжения до 5В необходимых для питания датчика. Конденсаторы С4 и С5 выполняют роль фильтра питающего напряжения. Конденсатор СЗ используется для фильтрации выходного сигнала.

                      На основании схем было изготовлено устройство управления грузоподъемными механизмами, внешний вид которого приведен на рис. 4.19. На корпусе расположились разъемы для подключения к статору двигателя и нулевой точке питающего напряжения, а также разъем для подключения питания устройства.

                      Для исследования опытных образцов была собрана испытательная схема (рис. 4.20).

                      В процессе исследования, с помощью задающего потенциометра R, устанавливается значение напряжения управления Uy. Это напряжение при замыкании ключа (Кл) подается на систему управления СУ, которая регулирует сетевое напряжение, поступающее на двигатель АД.

                      137

                      На первый вход осциллографа (Прх) подается сигнал пропорциональный скважности у ШИМ сигнала СУ. В это время второй вход Прх не подключен. В таблице 4.1 приведены результаты этих исследований.

                      При значениях Uy, приведенных во второй строке таблицы 4.1 измеряется время пуска двигателя АД. Для этого второй вход Прх (первый вход при этом отключен) подключается на якорное напряжение нагрузочной машины ДПТ при максимальном значении сопротивления RH.

                      При пуске АД нарастает скорость ДПТ и напряжение на якоре по осциллографу Яр, в режиме калиброванной развертки определяем время пуска tc по длительности переходного процесса. Результаты исследования приведены в таблице 4.1.

                      Для определения М1ЮМ необходимо установить максимальное значение RH. Установить табличное значение Uy и включить СУ. По паспортным данным АД определить пном. По коэффициенту передачи тахогенератора определить UTr соответствующее п„ом. Регулируя ток нагрузочной машины с помощью RH установить UTr= Urr . Для этого режима протоколируется значение тока нагрузочной машины определяется коэффициентом Кдм, связывающий ток и момент нагрузочной машины

                      Похожие диссертации на Математическое моделирование и исследование систем управления грузоподъемных механизмов